高分子化合物學(xué)案

第3節(jié)合成高分子化合物第1課時高分子化合物[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]1.知道并會應(yīng)用有關(guān)概念：單體、高聚物、聚合度、鏈節(jié)、加聚反應(yīng)和縮取反應(yīng)等。2.熟知加聚反應(yīng)、縮聚反應(yīng)的原理，會寫相應(yīng)的化學(xué)方程式，學(xué)會高聚物單體的判斷。1．乙烯的官能團(tuán)是，乙烯能發(fā)生的有機(jī)反應(yīng)類型有氧化反應(yīng)、加成反應(yīng)、加聚反應(yīng)等。CH3—CH2—CH2OH能發(fā)生的有機(jī)反應(yīng)類型有氧化反應(yīng)、酯化反應(yīng)、消去反應(yīng)、取代反應(yīng)等。CH3COOH能發(fā)生的有機(jī)反應(yīng)類型有酯化反應(yīng)、還原反應(yīng)等。2．高分子化合物的分類(1)有機(jī)高分子化合物按其來源可分為天然高分子化合物(如淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)等)和合成高分子化合物(如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等)。(2)按照高分子化合物分子鏈的連接形式可分為線型高分子、支鏈型高分子、體型高分子。(3)按照高分子化合物受熱時的行為可分為熱塑性高分子、熱固性高分子。(4)按照高分子化合物的工藝性質(zhì)及使用可分為塑料、橡膠、纖維、涂料、黏合劑與密封材料等。3．有機(jī)高分子化合物與低分子化合物的區(qū)別與聯(lián)系(1)高分子化合物的相對分子質(zhì)量一般高達(dá)幾萬到幾百萬，其數(shù)值為平均值；低分子化合物的相對分子質(zhì)量常在1000以下，有確定的數(shù)值。(2)高分子化合物由若干個重復(fù)結(jié)構(gòu)單元組成；低分子化合物為單一的分子結(jié)構(gòu)。二者在物理、化學(xué)性質(zhì)上有較大的差異。(3)高分子化合物與低分子化合物的聯(lián)系是有機(jī)高分子化合物是由小分子化合物為原料聚合生成。

探究點(diǎn)一加成聚合反應(yīng)1．寫出乙烯分子間相互反應(yīng)生成聚乙烯的化學(xué)方程式nCH2=CH2eq\o(→,\s\up7(引發(fā)劑))CH2—CH2(1)單體通過加成的方式生成高分子化合物的反應(yīng)叫加成聚合反應(yīng)，簡稱加聚反應(yīng)。(2)能用來合成高分子化合物的小分子化合物稱為單體；高分子化合物中化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)均可重復(fù)的最小單位稱為重復(fù)結(jié)構(gòu)單元，又稱鏈節(jié)；鏈節(jié)的數(shù)目n稱為重復(fù)結(jié)構(gòu)單元數(shù)或鏈節(jié)數(shù)。(3)聚合物的平均相對分子質(zhì)量等于鏈節(jié)的相對質(zhì)量×n。2．寫出丙烯發(fā)生加聚反應(yīng)的化學(xué)方程式，并注明高聚物的單體、鏈節(jié)、鏈節(jié)數(shù)。3．寫出下列物質(zhì)發(fā)生加聚反應(yīng)的化學(xué)方程式4．寫出下列加聚產(chǎn)物的單體[歸納總結(jié)](1)加聚反應(yīng)的特點(diǎn)①單體必須是含有雙鍵、叁鍵等不飽和鍵的化合物。例如，烯、二烯、炔、醛等含不飽和鍵的有機(jī)物。②發(fā)生加聚反應(yīng)的過程中沒有副產(chǎn)物(小分子化合物)產(chǎn)生，只生成高聚物。③聚合物鏈節(jié)的化學(xué)組成跟單體的化學(xué)組成相同，聚合物的相對分子質(zhì)量為單體相對分子質(zhì)量的整數(shù)倍。(2)由單體推斷加聚物(高分子化合物)的方法：將單體的不飽和鍵的碳鏈單獨(dú)列一行，再把不飽和鍵按正確的方式打開，找到正確的鏈節(jié)，即可寫出其化學(xué)式。(3)由加聚產(chǎn)物確定單體的方法①凡鏈節(jié)的主鏈只有兩個碳原子(無其他原子)的聚合物，其合成單體必為一種，將兩個半鍵閉合即可。②凡鏈節(jié)主鏈有四個碳原子(無其他原子)，且鏈節(jié)無雙鍵的聚合物，其單體必為兩種，在正中央劃線斷開，然后兩個半鍵閉合即可。③凡鏈節(jié)主鏈中只有碳原子，并存在碳碳雙鍵結(jié)構(gòu)的聚合物，其規(guī)律是“有雙鍵，四個碳；無雙鍵，兩個碳”劃線斷開，然后將半鍵閉合即單雙鍵互換。[活學(xué)活用]1．某高分子化合物的部分結(jié)構(gòu)如下：下列說法不正確的是()A．聚合物的鏈節(jié)是—CHCl—CHCl—B．聚合物的分子式是C3H3Cl3C．合成該聚合物的單體是CHCl=CHClD．若n表示鏈節(jié)數(shù)，則其相對分子質(zhì)量為97n答案B解析注意到碳碳單鍵可以旋轉(zhuǎn)，則可判斷上述聚合物重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元(即鏈節(jié))為，該聚合物的結(jié)構(gòu)簡式為。合成它的單體是CHCl=CHCl，其分子式為(C2H2Cl2)n，相對分子質(zhì)量為97n。2．工程塑料具有優(yōu)異的強(qiáng)度與耐熱性，可作為工業(yè)用的結(jié)構(gòu)材料，并具有功能作用結(jié)構(gòu)的高性能塑料。ABS樹脂(結(jié)構(gòu)式如下)是常用的一種工程塑料，合成時用了3種單體，根據(jù)所學(xué)知識判斷，這3種單體的結(jié)構(gòu)簡式分別為__________，__________，__________。解析根據(jù)高聚物分子的鏈節(jié)，采用箭頭法解題，如下圖所示，可確定ABS樹脂的單體：則可確定三種單體分別是CH2=CH—CN、。探究點(diǎn)二縮合聚合反應(yīng)1．根據(jù)酯化反應(yīng)的原理，寫出己二酸與乙二醇反應(yīng)，生成鏈狀高分子化合物的化學(xué)方程式：(1)由單體通過分子間的相互縮合而生成高分子化合物的聚合反應(yīng)稱為縮合聚合反應(yīng)，簡稱縮聚反應(yīng)。(2)寫縮聚反應(yīng)的化學(xué)方程式，除單體的物質(zhì)的量與縮聚物結(jié)構(gòu)式的下角標(biāo)要一致外，也要注意生成小分子的物質(zhì)的量。由一種單體進(jìn)行縮聚反應(yīng)，生成小分子的物質(zhì)的量應(yīng)為n；由兩種單體進(jìn)行縮聚反應(yīng)，生成小分子的物質(zhì)的量應(yīng)為2n。2．寫出下列縮聚反應(yīng)的化學(xué)方程式(1)羥基酸縮聚(3)氨基酸縮聚3．推斷縮聚產(chǎn)物的單體(1)若縮聚產(chǎn)物的鏈節(jié)含有或結(jié)構(gòu)，其單體必為一種，在鏈節(jié)氧原子上或中—NH—上加氫原子，羰基碳上加羥基，得到相應(yīng)的單體。如：的單體是H2NCH2CH2COOH。(2)當(dāng)鏈節(jié)中含有酯基結(jié)構(gòu)時，則其單體至少是兩種，此時常用“切割法”，斷開羰基與氧原子間的共價鍵或斷開羰基與氮原子間的共價鍵，然后在羰基碳上連上羥基，在氧或氮原子上連上氫原子。如下圖所示：其單體是[歸納總結(jié)](1)縮聚反應(yīng)的特點(diǎn)①縮聚反應(yīng)的單體往往是具有雙官能團(tuán)(如—OH、—COOH、—NH2、—X)或多官能團(tuán)及活潑氫原子等的小分子。②縮聚反應(yīng)生成聚合物的同時，還有小分子副產(chǎn)物(如H2O等)生成。③所得聚合物鏈節(jié)的化學(xué)組成與單體的化學(xué)組成不同。(2)由縮聚產(chǎn)物確定單體的方法依據(jù)官能團(tuán)的形成過程的連鏈逆向推出單體，把失去的小分子物質(zhì)分拆后加在相應(yīng)位置。其關(guān)鍵是找出酯基或肽鍵，然后將酯基或肽鍵斷開恢復(fù)為—COOH、—OH或—NH2，即可找到單體。[活學(xué)活用]3．下面是一種線型高分子的一部分：由此分析，這種高分子化合物的單體至少有________種，它們的結(jié)構(gòu)簡式分別為__________________________。1．下列化合物不屬于天然有機(jī)高分子化合物的是()A．淀粉B．油脂C．纖維素D．蛋白質(zhì)答案B解析油脂是小分子化合物。2．下列內(nèi)容敘述不正確的是()A．乙烯和聚乙烯性質(zhì)不相同B．聚乙烯是由—CH2—CH2—分子組成的化合物，加熱至某一溫度則可完全熔化C．同質(zhì)量的乙烯和聚乙烯完全燃燒后生成的CO2的質(zhì)量相等D．乙烯和聚乙烯的最簡式相同答案B解析乙烯聚合得聚乙烯高分子化合物，二者性質(zhì)不同；聚乙烯是混合物，沒有固定的熔點(diǎn)。3．下列物質(zhì)中能發(fā)生加成、加聚和自身縮聚反應(yīng)的是()A．CH3CH(OH)COOHB．CH2=CHCH(OH)CH2COOHC．CH2=CHCOOHD．HOCH2CH=CHCH2CH3答案B4．下列化合物中：⑤HOOC(CH2)4COOH(1)可發(fā)生加聚反應(yīng)的化合物是________，加聚產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式為____________。(2)同種分子間可發(fā)生縮聚反應(yīng)生成酯基的化合物是_________________________，縮聚產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式為__________。(3)兩種分子間可發(fā)生縮聚反應(yīng)的化合物是____________和__________，縮聚物的結(jié)構(gòu)簡式為____________。答案(1)③(2)①OCH2CH2CH2CO(3)②⑤OCH2CH2OOC(CH2)4CO解析③分子結(jié)構(gòu)中含有碳碳雙鍵，所以可發(fā)生加聚反應(yīng)；①分子結(jié)構(gòu)中含有兩個不同的官能團(tuán)—OH、—COOH，所以同一種單體間可發(fā)生縮聚反應(yīng)；②⑤分子中均各含有兩個相同的官能團(tuán)羥基、羧基，所以兩種分子之間可發(fā)生縮聚反應(yīng)。理解感悟(1)只有分子中含有碳碳不飽和鍵才易發(fā)生加聚反應(yīng)，碳氧雙鍵不易發(fā)生加聚反應(yīng)。(2)④分子雖然也有羧基，但只有一個，不能和②發(fā)生縮聚反應(yīng)，只可能發(fā)生酯化反應(yīng)生成小分子化合物。5．已知滌綸樹脂的結(jié)構(gòu)簡式為，它是____________和____________(填單體的結(jié)構(gòu)簡式)通過________反應(yīng)而制得的，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。解析從高聚物的結(jié)構(gòu)片段分析，此高聚物屬高聚酯，因而屬于酯化型縮聚反應(yīng)。聯(lián)想酯化反應(yīng)的特征即可推出酸和醇的結(jié)構(gòu)片段、—OCH2CH2O—，再分別連接上—OH和—H即得到單體的結(jié)構(gòu)簡式。[基礎(chǔ)過關(guān)]一、高分子化合物的有關(guān)概念1．下列說法中正確的是()A．油脂是高級脂肪酸甘油三酯，其相對分子質(zhì)量較大，所以是有機(jī)高分子化合物B．聚乙烯是由乙烯經(jīng)加聚反應(yīng)合成的，所以聚乙烯和乙烯的化學(xué)性質(zhì)相同C．聚乙烯是由乙烯經(jīng)加聚反應(yīng)合成的，但是聚乙烯的基本結(jié)構(gòu)和乙烯的結(jié)構(gòu)不同D．一塊無色透明的塑料的成分是聚乙烯，所以是純凈物，有固定的相對分子質(zhì)量答案C解析油脂的相對分子質(zhì)量只有幾百，而有機(jī)高分子化合物的相對分子質(zhì)量一般高達(dá)104～106，所以，油脂不是有機(jī)高分子化合物。乙烯在發(fā)生加聚反應(yīng)時，碳碳雙鍵打開，所以聚乙烯中沒有碳碳雙鍵，而是單鍵，因此二者結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)都不相同。塑料的組成成分是聚乙烯，但是合成聚乙烯所用的乙烯分子的數(shù)目不同，鏈節(jié)數(shù)不同，所以塑料不是純凈物，而是混合物。2．某高聚物的結(jié)構(gòu)片斷如下：，下列分析正確的是()A．它是縮聚反應(yīng)的產(chǎn)物B．其單體是CH2=CH2和HCOOCH3C．其鏈節(jié)是CH3CH2COOCH3D．其單體是CH2=CHCOOCH3答案D解析首先要明確由于主鏈上沒有特征基團(tuán)，如“—COOCH2—”和“—CONH—”等，因此該高聚物應(yīng)是加聚產(chǎn)物。再根據(jù)加聚反應(yīng)的特點(diǎn)去分析，若主鏈內(nèi)只有C—C單鍵，每兩個碳原子為一鏈節(jié)，取這個片段，將C—C單鍵變?yōu)?，就找到合成這種高分子的單體，若主鏈內(nèi)有，則以為中心取四個碳原子為一個片斷，變?yōu)镃—C單鍵，把原來與相鄰的單鍵變?yōu)殡p鍵，即找到單體。主碳鏈只有C—C單鍵，因此其單體是CH2=CHCOOCH3。鏈節(jié)是該高聚物最小的重復(fù)單位，應(yīng)為。3．下列敘述中正確的是()A．單體的質(zhì)量之和等于所生成的高分子化合物的質(zhì)量B．單體為一種物質(zhì)時，則單體發(fā)生加聚反應(yīng)C．縮聚反應(yīng)的單體至少有兩種物質(zhì)D．淀粉和纖維素的聚合度不同，不互為同分異構(gòu)體答案D解析若為加聚反應(yīng)，單體的質(zhì)量之和等于所生成高分子化合物的質(zhì)量；若為縮聚反應(yīng)，高分子化合物的質(zhì)量小于單體的質(zhì)量之和，所以A項錯誤；單體為一種物質(zhì)時，單體可能發(fā)生加聚反應(yīng)也可能發(fā)生縮聚反應(yīng)，如乙烯通過加聚反應(yīng)得到聚乙烯，乳酸()通過縮聚反應(yīng)得到聚乳酸和水，所以B項錯誤；縮聚反應(yīng)的單體可以為一種或多種物質(zhì)，只要單體能同時提供兩種相互發(fā)生反應(yīng)的官能團(tuán)即可，如聚乳酸的單體就只有乳酸一種，所以C項錯誤；淀粉和纖維素雖然分子式都為(C6H10O5)n，但鏈節(jié)數(shù)n不同，則分子式實際是不同的，不符合同分異構(gòu)體的定義，所以彼此不互為同分異構(gòu)體，D項正確。二、有機(jī)合成反應(yīng)類型的判斷4．分別用下列各組物質(zhì)作為單體，在一定條件下，通過縮合聚合反應(yīng)能合成高分子化合物的是()①乙烯、丙烯、苯乙烯②乙酸、乙二醇③1,6-己二酸，1,6-己二胺④對苯二甲酸、乙二醇⑤α-氨基乙酸，α-氨基丙酸⑥α-羥基丙酸A．①③⑤⑥B．①②③④C．③④⑤⑥D(zhuǎn)．①②③④⑤⑥答案C解析常見的縮聚反應(yīng)主要有羥基和羧基的縮聚(包括二元羧酸和二元醇的縮聚、羥基酸的縮聚)、酚和醛的縮聚以及氨基和羧基的縮聚(包括二元羧酸和二元胺的縮聚、氨基酸的縮聚)等。根據(jù)縮聚反應(yīng)的特點(diǎn)，單體必須含有兩個或兩個以上的官能團(tuán)，③中含有—COOH和—NH2；④中含有—COOH和—OH；⑤中含有—COOH和—NH2；⑥中含有—COOH和—OH。5．下列有機(jī)化合物，既能發(fā)生加成反應(yīng)，又能發(fā)生加聚反應(yīng)，還能發(fā)生縮聚反應(yīng)的是()答案B解析能發(fā)生加成反應(yīng)的含有、—C≡C—或—CHO等；能發(fā)生加聚反應(yīng)的含有、—C≡C—等；能發(fā)生縮聚反應(yīng)的含有—NH2與—COOH、—OH與—COOH或酚羥基與醛基等。6．某種具有較好耐熱性、耐水性和高頻電絕緣性的高分子化合物的結(jié)構(gòu)片斷為則生成該樹脂的單體的種數(shù)和化學(xué)反應(yīng)所屬類型正確的是()A．1種，加聚反應(yīng)B．2種，縮聚反應(yīng)C．3種，加聚反應(yīng)D．3種，縮聚反應(yīng)答案D解析從分子的組成來看，應(yīng)是縮聚反應(yīng)的產(chǎn)物，而且分子是由三種單體縮聚得到，分別是。7．下列合成有機(jī)高分子化合物的反應(yīng)中，屬于加聚反應(yīng)的是()A．①③B．②④C．①④D．②③答案B解析根據(jù)加聚反應(yīng)的特點(diǎn)，單體含有不飽和鍵以及反應(yīng)中沒有副產(chǎn)物產(chǎn)生，可以判斷②和④為加聚反應(yīng)。三、有機(jī)高分子化合物的單體判斷8．下列單體能在一定條件下發(fā)生加聚反應(yīng)生成的是()A．丙烯 B．2-甲基-1,3-丁二烯C．乙烯和丙烯 D．2-甲基-2-丁烯答案B解析根據(jù)鏈節(jié)上的碳原子數(shù)目和鍵的類型可判斷其單體是二烯烴。9．下列高聚物中，由兩種不同的單體通過縮聚反應(yīng)制得的是()答案D解析分析題中四個選項：A項是由CH2=CH2和CH2=CHCN加聚而成的；B項是由CH2=CH—CH=CH2加聚而成的；C項是由CH2=CH—CH=CH2和CH2=CHC6H5加聚而成的；只有D項中含有官能團(tuán)—COO—，故D項是通過縮聚反應(yīng)生成的。10．一種有機(jī)玻璃的結(jié)構(gòu)簡式為。下列關(guān)于它的敘述中不正確的是()A．與CH3OH在一定條件下發(fā)生縮聚反應(yīng)即可合成該有機(jī)玻璃B．該有機(jī)玻璃能發(fā)生氧化反應(yīng)C．合成該有機(jī)玻璃的原料可能有甲烷D．它在一定條件下發(fā)生水解反應(yīng)時C—O鍵斷裂答案A解析A項，與CH3OH在濃硫酸的作用下得到甲基丙烯酸甲酯()，再發(fā)生加聚反應(yīng)得到該有機(jī)玻璃；B項，該有機(jī)玻璃加熱時易燃燒，能發(fā)生氧化反應(yīng)；C項，合成該有機(jī)玻璃需要CH3OH，CH4與Cl2反應(yīng)可得CH3Cl，CH3Cl水解可得CH3OH；D項，該有機(jī)玻璃含有酯基，在一定條件下發(fā)生水解導(dǎo)致C—O鍵斷裂。[能力提升]11．請將合成下列高分子材料所用的單體、反應(yīng)類型填入相應(yīng)空格內(nèi)。(1)聚氯乙烯單體為____________________________，反應(yīng)類型為__________。(2)單體為______________________________，反應(yīng)類型為__________。(3)單體為______________________________，反應(yīng)類型為__________。(4)天然橡膠單體為_____________________，反應(yīng)類型為__________。(5)錦綸單體為_________________________________，反應(yīng)類型為__________。答案(1)CH2=CH—Cl加聚反應(yīng)(5)H2N—(CH2)5COOH縮聚反應(yīng)解析根據(jù)高分子化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定聚合反應(yīng)的反應(yīng)類型，再依據(jù)加聚、縮聚產(chǎn)物單體的判斷方法，逐個進(jìn)行分析、判斷。12．(1)1mol丙酮酸()在鎳的催化下與1mol氫氣發(fā)生加成反應(yīng)轉(zhuǎn)變成乳酸，則乳酸的結(jié)構(gòu)簡式為__________________。(2)在酸性條件下，與乳酸具有相同官能團(tuán)的乳酸的同分異構(gòu)體A發(fā)生消去反應(yīng)生成B，則由A生成B的化學(xué)方程式為________________。(3)B與甲醇生成的酯可以聚合，則該聚合物的結(jié)構(gòu)簡式為______________。答案(1)CH3CH(OH)COOH解析丙酮酸中含有和—COOH兩種官能團(tuán)，能與H2加成生成—CH(OH)—，而—COOH不能與H2發(fā)生加成反應(yīng)，從而得出乳酸的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH(OH)COOH，其具有相同官能團(tuán)的同分異構(gòu)體只有HOCH2CH2COOH一種。在酸性條件下，A加熱失水可生成或環(huán)酯。但(2)中指出發(fā)生消去反應(yīng)，(3)中指出B與甲醇生成的酯可以聚合，暗示B中含有羧基(能生成酯)，說明B為丙烯酸，而不是環(huán)酯。13．聚氨酯是主鏈含有—NHCOO—重復(fù)單元的一類新型高分子化合物，其單體是二異氰酸酯(如O=C=N—R—N=C=O)和二元醇(HO—R′—OH)。聚氨酯結(jié)構(gòu)簡式為(1)上述二異氰酸酯和二元醇合成高聚物的反應(yīng)屬于________反應(yīng)(填“加聚”或“縮聚”)。(2)寫出由2,6-甲基苯二異氰酸酯和1,3-丙二醇為單體生成高聚物的化學(xué)方程式：____________________。答案(1)加聚解析根據(jù)二異氰酸酯(如O=C=N—R—N=C=O)和二元醇(如HO—R′—OH)反應(yīng)的產(chǎn)物分析，反應(yīng)過程中二異氰酸酯中碳氮鍵斷裂，二元醇羥基中氫氧鍵斷裂，然后分別連接得產(chǎn)物，因此從反應(yīng)的過程上分析該反應(yīng)屬于加聚反應(yīng)。[拓展探究]14．PBS是一種可降解的聚酯類高分子材料，可由馬來酸酐等原料經(jīng)下列路線合成：(1)A→B的反應(yīng)類型是__________；B的結(jié)構(gòu)簡式是____________。(2)C中含有的官能團(tuán)名稱是__________；D的名稱(系統(tǒng)命名)是__________。(3)半方酸是馬來酸酐的同分異構(gòu)體，分子中含1個環(huán)(四元碳環(huán))和1個羥基，但不含—O—O—鍵，半方酸的結(jié)構(gòu)簡式是____________。(4)由B和D合成PBS的化學(xué)方程式是__________________。(5)下列關(guān)于A的說法正確的是________。a．能使酸性KMnO4溶液或溴的CCl4溶液褪色b．能與Na2CO3反應(yīng)，但不與HBr反應(yīng)c．能與新制Cu(OH)2反應(yīng)d．1molA完全燃燒消耗5molO2答案(1)加成反應(yīng)(或還原反應(yīng))HOOCCH2CH2COOH(2)碳碳叁鍵、羥基1,4-丁二醇(5)ac解析結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)，解題時要先觀察分子內(nèi)的官能團(tuán)，然后根據(jù)官能團(tuán)的性質(zhì)確定有機(jī)物能發(fā)生的反應(yīng)；寫同分異構(gòu)體時應(yīng)根據(jù)分子式和題目所給要求來寫。(1)A的結(jié)構(gòu)中含有碳碳雙鍵，與H2發(fā)生加成反應(yīng)生成B：HOOCCH2CH2COOH。(2)甲醛分子內(nèi)的醛基與乙炔分子內(nèi)的氫原子發(fā)生加成反應(yīng)生成C：，含有碳碳叁鍵和羥基。D的名稱是1,4-丁二醇。(3)馬來酸酐的分子式為C4H2O3，不飽和度為4，根據(jù)要求可寫出半方酸的結(jié)構(gòu)簡式為。(4)HOOCCH2CH2COOH與HOCH2CH2CH2CH2OH發(fā)生酯化反應(yīng)的化學(xué)方程式為nHOOCCH2CH2COOH＋nHOCH2CH2CH2CH2OHeq\o(→,\s\up7(一定條件))(5)A分子內(nèi)含有碳碳雙鍵，可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化，使酸性高錳酸鉀溶液褪色，能與溴發(fā)生加成反應(yīng)而使溴的CCl4溶液褪色，也能與HBr發(fā)生加成反應(yīng)；分子內(nèi)含有羧基，可以與Na2CO3反應(yīng)生成CO2；A分子內(nèi)不含醛基，但含有羧基，能與氫氧化銅發(fā)生酸堿中和反應(yīng)；A的分子式為C4H4O4,1molA完全燃燒消耗氧氣3mol。

第2課時高分子化學(xué)反應(yīng)合成高分子材料[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]1.知道高分子化學(xué)反應(yīng)是合成某些特殊聚合物的方法，并能夠?qū)崿F(xiàn)高分子化合物的改性。2.知道高分子材料與高分子化合物之間的關(guān)系，能舉例說明一些常見高分子材料的用途，了解幾種功能高分子材料的特殊性能。1．判斷下列高聚物的單體，指出由單體合成高聚物的反應(yīng)類型。合成該高聚物反應(yīng)類型：加聚反應(yīng)。2．有機(jī)高分子材料按來源可分為天然高分子材料和合成高分子材料。高分子材料雖然相對分子質(zhì)量很大，但是結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，通常都是由簡單的結(jié)構(gòu)單元重復(fù)連接而成。分子中的結(jié)構(gòu)單元連接成長鏈就是線型結(jié)構(gòu)，如果高分子鏈上還存在能起反應(yīng)的原子或原子團(tuán)，當(dāng)其發(fā)生反應(yīng)時高分子鏈之間交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種就是體型結(jié)構(gòu)，通常情況具有線型結(jié)構(gòu)的高分子化合物具有熱塑性，具有體型結(jié)構(gòu)的高分子化合物具有熱固性。探究點(diǎn)一高分子化學(xué)反應(yīng)高分子化學(xué)反應(yīng)是有高分子化合物參與的化學(xué)反應(yīng)，其主要應(yīng)用有1．合成帶有特定功能基團(tuán)的新的高分子化合物或合成不能直接通過小分子物質(zhì)聚合而得到的高分子化合物。如由聚乙酸乙烯酯發(fā)生水解或醇解(酯交換反應(yīng))可制得聚乙烯醇。在這個反應(yīng)里，反應(yīng)物和產(chǎn)物中高分子化合物的鏈節(jié)數(shù)是相同的。2．橡膠的硫化橡膠硫化以后，使線型的橡膠分子間經(jīng)過單硫鍵或雙硫鍵發(fā)生了交聯(lián)，成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在這個過程中，高分子化合物的鏈節(jié)數(shù)會變大。經(jīng)過硫化的橡膠，叫做硫化橡膠，硫化橡膠具有較高的彈性和耐磨性。3．高分子化合物的降解高分子材料給我們帶來便利的同時，也給我們帶來了一些負(fù)面影響，如白色污染等。解決這個問題的主要途徑就是高分子化合物的降解問題。高分子化合物的降解也屬于高分子化學(xué)反應(yīng)，在降解過程中，高分子化合物的鏈節(jié)數(shù)變小。主要有以下兩種途徑：(1)加熱降解，回收利用。如，有機(jī)玻璃在270℃的氮?dú)庵袩峤到?，可回收?5%(2)積極研究在自然狀態(tài)下可降解的高分子材料。如，目前人們已經(jīng)合成出可生物降解塑料、化學(xué)降解塑料、光降解塑料等。4．催化裂化塑料催化裂化可得到柴油、煤油、汽油及可燃性氣體等。[歸納總結(jié)]高分子的化學(xué)反應(yīng)主要取決于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、官能團(tuán)與基團(tuán)之間的影響。如碳碳雙鍵易氧化和加成，酯基易水解、醇解，羧基易發(fā)生酯化、取代等反應(yīng)。[活學(xué)活用]1．橡膠樹是熱帶植物，在我國海南已大面積種植。從橡膠樹的膠乳中可提取天然橡膠，天然橡膠的成分是聚異戊二烯，其結(jié)構(gòu)簡式為。試回答下列問題：(1)天然橡膠能溶于汽油的根本原因是因為____________，天然橡膠加入適量的硫進(jìn)行硫化后，其結(jié)構(gòu)由__________變成____________，因而硫化橡膠________(填“能”或“不能”)溶于汽油。(2)天然橡膠的單體是一種無色液體，將該無色液體加入溴水中，溴水________(填“能”或“不能”)褪色。答案(1)天然橡膠是線型結(jié)構(gòu)線型結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(或體型結(jié)構(gòu))不能(2)能解析(1)從天然橡膠成分的結(jié)構(gòu)簡式可知天然橡膠為線型結(jié)構(gòu)的高分子，能溶于汽油等有機(jī)溶劑。天然橡膠硫化后，引入的硫原子可通過形成共價鍵，從而使高分子鏈發(fā)生交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，故硫化橡膠不能溶于汽油。(2)天然橡膠的單體中含有兩個碳碳雙鍵能發(fā)生加成反應(yīng)，使溴水褪色。理解感悟(1)絕大多數(shù)橡膠的結(jié)構(gòu)中有碳碳雙鍵或還原性物質(zhì)(如硫)，故橡膠有較強(qiáng)的還原性。因此，在實驗室中，盛放強(qiáng)氧化劑的試劑瓶不能用橡膠塞。(2)未經(jīng)硫化的橡膠容易磨損，易溶于汽油、四氯化碳等有機(jī)溶劑，分子內(nèi)有雙鍵易發(fā)生加成反應(yīng)，容易老化。硫化后，高分子鏈之間經(jīng)交聯(lián)而變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不溶于有機(jī)溶劑，不易氧化，不易老化。2．下列反應(yīng)屬于高分子化學(xué)反應(yīng)的是()C．氨基酸→多肽D．蛋白質(zhì)→氨基酸答案D解析準(zhǔn)確理解高分子化學(xué)反應(yīng)的定義：有高分子化合物參與的化學(xué)反應(yīng)。探究點(diǎn)二合成高分子材料1．閱讀教材，回答下列問題：(1)什么是合成高分子材料？常見的三大合成材料是什么？答案①合成高分子材料是以合成高分子化合物為基本原料，加入適當(dāng)助劑，經(jīng)過一定加工制成的材料。②塑料、合成橡膠、合成纖維稱為三大合成材料，主要由樹脂組成的。(2)樹脂和塑料有何主要不同？如何確定塑料的名稱？答案①樹脂是一種俗稱，凡人工合成的未經(jīng)加工處理的任何聚合物都是樹脂；塑料通常是由樹脂及各種助劑組成的。②塑料的名稱是根據(jù)樹脂的種類確定的。例如，以聚乙烯樹脂為主要成分的塑料，叫做聚乙烯塑料。(3)常見的合成橡膠有哪些？它們的主要應(yīng)用是什么？答案①合成像膠是利用小分子物質(zhì)合成的一類彈性特別強(qiáng)的線型高聚物，如丁苯橡膠、氯丁橡膠和特種橡膠等。②合成橡膠的很多性能比天然橡膠優(yōu)越，廣泛用于輪胎和制鞋工業(yè)等。(4)合成纖維是什么？它的主要特點(diǎn)是什么？答案①合成纖維是用某些小分子物質(zhì)經(jīng)聚合反應(yīng)制成的線型高聚物。合成纖維的品種很多，如尼龍、滌綸和人造羊毛(聚丙烯腈)等。②合成纖維耐磨、耐蝕、不縮水，用它做的衣服，不易折皺，結(jié)實耐穿。合成纖維吸濕性和透氣性差。(5)涂料的主要成分是什么？它的主要用途是什么？答案①涂料的的主要成分是成膜物質(zhì)(屬于樹脂)。②涂料是一種涂布于物體表面后能結(jié)成堅韌保護(hù)膜的物質(zhì)，它常涂在家具、船舶等表面，起到保護(hù)和美化內(nèi)部物體的作用。2．功能高分子材料功能高分子材料是在合成高分子的主鏈或支鏈上接上有某種特定功能的官能團(tuán)，使它們具有特殊的功能以滿足光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等方面的要求，而形成的高分子材料。主要有(1)離子交換樹脂離子交換樹脂主要用于物質(zhì)的分離和提純。離子交換樹脂分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。陽離子交換樹脂是含有磺酸基(—SO3H)、羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸性基團(tuán)的樹脂，它們以氫離子換取溶液中的金屬離子或其他陽離子。(2)醫(yī)用高分子最早使用的醫(yī)用高分子是聚乳酸，目前，常見的醫(yī)用高分子材料有硅橡膠()、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯醇等。它們的生物相容性較好、安全無毒，可用于制造醫(yī)用器械和人造器官。[歸納總結(jié)][活學(xué)活用]3．人類使用高分子材料種類繁多，性質(zhì)各異。下列選項中不屬于高分子材料的是()A．合成樹脂、合成橡膠 B．涂料C．光導(dǎo)纖維 D．電木答案C解析合成樹脂、合成纖維、涂料、合成橡膠、電木都是常見的高分子材料，光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅，是無機(jī)非金屬材料。4．感光性高分子也稱為“光敏性高分子”，是一種在彩電熒光屏及大規(guī)模集成電路制造中應(yīng)用較廣的新型高分子材料。其結(jié)構(gòu)簡式為，對此高聚物的性質(zhì)判斷不正確的是()A．在酸性條件下可以發(fā)生水解B．此高聚物不能使溴水褪色C．此高聚物可以使酸性高錳酸鉀溶液褪色D．此高聚物可與液溴發(fā)生取代反應(yīng)答案B解析由該高聚物的結(jié)構(gòu)簡式可以看出，該高分子材料中含有碳碳雙鍵兩種官能團(tuán)，具有烯烴和酯類物質(zhì)的性質(zhì)，B不正確。1．高分子化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)用主要有：(1)合成帶有特定功能基團(tuán)的新的高分子化合物。(2)改變高分子化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。(3)改變鏈節(jié)數(shù)。2．合成高分子材料，由合成高分子化合物和一些添加的助劑共同組成。高分子材料都是混合物。1．下列有機(jī)物中不屬于天然高分子材料的是()A．棉花B．淀粉C．尼龍D．羊毛答案C解析高分子材料按其來源分為天然高分子材料和合成高分子材料。顯然棉花、淀粉和羊毛是天然的，而尼龍是人工合成的，屬于合成材料。2．當(dāng)前，我國亟待解決的“白色污染”通常指()A．冶煉廠的白色煙塵B．石灰窯的白色粉塵C．聚乙烯的塑料垃圾D．白色建筑材料答案C解析“白色污染”指的是“塑料垃圾”。3．高分子材料發(fā)展的主要趨勢是高性能化、功能化、復(fù)合化、精細(xì)化和智能化，下列材料不屬于功能高分子材料的是()A．用于生產(chǎn)光盤等產(chǎn)品的光敏高分子材料B．用于制造CPU芯片的良好半導(dǎo)體材料單晶硅C．能用于生產(chǎn)“尿不濕”的高吸水性樹脂D．能導(dǎo)電的摻雜聚乙炔答案B解析B項中半導(dǎo)體材料單晶硅，屬于傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料；A項中光敏高分子材料、C項中高吸水性樹脂、D項中導(dǎo)電高分子材料均屬于功能高分子材料。4．功能高分子是一類以基本合成材料為原料、在其中添加一些特殊的物質(zhì)或經(jīng)過特殊的處理后具有特殊功能的高分子材料。下列物質(zhì)中不屬于功能高分子的是()A．高分子分離膜 B．隱形眼鏡C．人造絲 D．人造骨骼答案C解析人造絲為合成高分子化合物，屬于常見高分子材料。高分子分離膜、隱形眼鏡以及人造骨骼均為功能高分子材料。5．下列說法正確的是()A．合成纖維和人造纖維統(tǒng)稱為化學(xué)纖維B．聚氯乙烯是熱固性塑料C．錦綸絲接近火焰時先卷縮，燃燒時有燒焦羽毛的氣味，灰燼為有光澤的硬塊，易壓成粉末D．某些合成材料和塑料制品廢棄物可以傾倒到海洋中答案A解析合成纖維和人造纖維統(tǒng)稱化學(xué)纖維，A正確；聚氯乙烯為熱塑性塑料，B錯誤；錦綸為合成纖維，分子式為，屬于多肽，和蛋白質(zhì)有相似之處，但灰燼不易壓成粉末，C錯誤；合成材料和塑料廢棄物不可亂倒，D錯誤。6．維通橡膠是一種耐腐蝕、耐油、耐高溫、耐寒性能都特別好的氟橡膠。它的結(jié)構(gòu)簡式為，合成它的單體為()A．氟乙烯和全氟異丙烯 B．1,1-二氟乙烯和全氟丙烯C．1-三氟甲基-1,3-丁二烯 D．全氟異戊二烯答案B解析將聚合物按如下所示方法找出單體為CH2=CF2和CF2=CF—CF3，它們的名稱分別為1,1-二氟乙烯和全氟丙烯，故答案為B。[基礎(chǔ)過關(guān)]一、合成材料對環(huán)境的危害和防治1．下列說法正確的是()A．控制塑料購物袋的使用主要是為了節(jié)約成本B．使用可降解塑料袋有利于減少“白色污染”C．聚氯乙烯塑料袋可用來長時間存放食品D．塑料購物袋具有熱固性，不能回收利用答案B2．下列對于廢棄塑料制品的處理方法中，最為恰當(dāng)?shù)氖?)A．將廢棄物切成碎片填埋于土壤中B．將廢棄物焚燒C．將廢棄物傾倒于海洋中D．將廢棄物用化學(xué)方法加工成防水涂料或汽油答案D解析廢棄塑料非常穩(wěn)定，埋在土壤中長時間不易降解，不僅影響土壤的透氣性，還會改變土壤的結(jié)構(gòu)，A錯誤；將廢棄塑料袋焚燒或傾倒于海洋中，會引起大氣和海洋污染，B、C錯誤；將廢棄塑料加工再利用是處理“白色污染”的一種合理方法，D正確。3．焚燒下列物質(zhì)嚴(yán)重污染大氣的是()A．聚氯乙烯B．聚乙烯C．聚丙烯D．有機(jī)玻璃答案A解析聚乙烯、聚丙烯和有機(jī)玻璃完全燃燒只產(chǎn)生CO2和H2O，而聚氯乙烯完全燃燒除產(chǎn)生CO2和H2O外，還有含氯的物質(zhì)。二、常見高分子材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)4．下列原料或制成的產(chǎn)品中，若出現(xiàn)破損不可以進(jìn)行熱修補(bǔ)的是()A．聚氯乙烯涼鞋 B．電木插座C．有機(jī)玻璃 D．聚乙烯塑料膜答案B解析聚氯乙烯涼鞋、自行車內(nèi)胎、聚乙烯塑料膜等都是用熱塑性樹脂加工而成的塑料，可以反復(fù)加工，多次使用，出現(xiàn)破損時可進(jìn)行熱修補(bǔ)，而電木插座是用熱固性樹脂電木加工而成的塑料，受熱不熔化，出現(xiàn)破損時不能進(jìn)行熱修補(bǔ)。5．下列關(guān)于橡膠的說法正確的是()A．橡膠有天然橡膠和合成橡膠之分B．天然橡膠都是順式聚異戊二烯C．橡膠都具有良好的彈性D．橡膠的老化實質(zhì)上發(fā)生的是酯化反應(yīng)答案A解析杜仲膠也是一種天然橡膠，其成分是反式聚異戊二烯，而且其彈性較差，B、C錯；橡膠的老化是由于其高分子鏈中的不飽和鍵被氧化而造成的，D錯。6．下列說法不正確的是()A．天然橡膠分子中含有碳碳雙鍵，能發(fā)生加成反應(yīng)B．硫化橡膠遇汽油能發(fā)生溶脹現(xiàn)象C．聚硫橡膠具有良好的耐嚴(yán)寒、耐高溫性能D．合成橡膠是以石油、天然氣為原料，以二烯烴和烯烴為單體聚合而成的高分子答案C7．某教科書插圖中描繪的是一只小貓若無其事地站在烈火烘烤的高分子材料上面，則推測該高分子材料一定具有良好的()A．絕熱性B．導(dǎo)電性C．絕緣性D．導(dǎo)熱性答案A三、功能高分子材料的結(jié)構(gòu)和性能8．下列有關(guān)功能高分子材料用途的敘述中，不正確的是()A．高吸水性樹脂可用于干旱地區(qū)抗旱保水、改良土壤、改造沙漠B．離子交換樹脂主要用于分離和提純物質(zhì)C．醫(yī)用高分子材料可用于制造醫(yī)用器械和人造器官D．聚乙炔膜可用于分離工業(yè)廢水和海水淡化答案D解析聚乙炔膜屬于導(dǎo)電高分子材料，主要用于制造電子元件。9．在某些塑料(如聚乙炔等)中加入強(qiáng)氧化劑或還原劑后，它們的導(dǎo)電性能大大提高，因為這些塑料具有金屬的一般特性，所以人們稱之為“人造金屬”，下列對“人造金屬”的說法正確的是()A．“人造金屬”和普通金屬的制取方法不同，但原料相同B．強(qiáng)氧化劑或還原劑是制取“人造金屬”的重要材料C．“人造金屬”能夠?qū)щ妭鳠幔杂薪饘俟鉂蒁．“人造金屬”具有金屬的一般特性，所以它們屬于金屬答案B解析“人造金屬”與普通金屬的制取方法和原料均不相同。此外，“人造金屬”盡管有金屬的一般特性，但它屬于高分子化合物中的塑料。10．嬰兒用的一次性紙尿片中有一層能吸水、保水的物質(zhì)。下列高分子有可能被采用的是()答案B解析紙尿片應(yīng)該具有吸水性和保水性，因此，必須含有強(qiáng)親水性原子團(tuán)，B中分子中的—COONa原子團(tuán)符合要求。[能力提升]11．使用一次性聚苯乙烯等材料帶來的白色污染是極為嚴(yán)重的環(huán)境問題之一。最近研制出的一種可降解塑料，代號為3HB，結(jié)構(gòu)簡式為OCHCH3CO，具有良好的生物適應(yīng)性，能在自然界中自行降解。請回答下列問題(1)該可降解塑料在自然界中可通過________(填序號)反應(yīng)降解為該聚合物單體。A．加成B．消去C．水解D．氧化(2)該聚合物的單體結(jié)構(gòu)簡式為____________，該單體具有的官能團(tuán)名稱為__________。(3)1mol該單體分別與鈉和碳酸氫鈉完全反應(yīng)時，消耗鈉和碳酸氫鈉的物質(zhì)的量之比為________。答案(1)C(2)羧基、羥基(3)2∶1解析(1)由該高聚物的鏈節(jié)可知，它是由乳酸CHHOCOOHCH3通過酯化反應(yīng)聚合得到的，所以該聚合物降解為單體的過程就是酯的水解過程。(2)該單體具有兩個官能團(tuán)，分別為羧基(—COOH)和羥基(—OH)。(3)醇羥基能與鈉反應(yīng)生成氫氣，但不能與碳酸氫鈉反應(yīng)；羧基能與碳酸氫鈉反應(yīng)放出CO2，同時能與鈉反應(yīng)，所以可得1mol該單體分別與鈉和碳酸氫鈉完全反應(yīng)時，消耗鈉和碳酸氫鈉的物質(zhì)的量之比為2∶1。12．氯丁橡膠M是理想的電線電纜材料，工業(yè)上可由有機(jī)化工原料A或E制得，其合成路線如下圖所示。完成下列填空：(1)A的名稱是________，反應(yīng)③的反應(yīng)類型是________。(2)寫出反應(yīng)②的化學(xué)反應(yīng)方程式______________________________。(3)為研究物質(zhì)的芳香性，將E三聚、四聚成環(huán)狀化合物，寫出它們的結(jié)構(gòu)簡式____________________________________________。鑒別這兩個環(huán)狀化合物的試劑為__________。(4)以下是由A制備工程塑料PB的原料之一1,4-丁二醇(BDO)的合成路線：Aeq\o(→,\s\up7(反應(yīng)④))eq\x(C4H6Cl2)eq\o(→,\s\up7(反應(yīng)⑤))eq\o(→,\s\up7(反應(yīng)⑥))BDO寫出上述由A制備BDO的化學(xué)反應(yīng)方程式。答案(1)1,3-丁二烯加聚(3)溴水(或酸性高錳酸鉀溶液，合理即可)13．有一種廣泛用于汽車、家電產(chǎn)品上的高分子涂料，是按下列流程圖生產(chǎn)的。圖中M(C3H4O)和A都可以發(fā)生銀鏡反應(yīng)。N和M的分子中碳原子數(shù)目相等，A的烴基上一氯取代位置有三種。試寫出：(1)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式：A________，M________。物質(zhì)A的同類別的同分異構(gòu)體為____________。(2)反應(yīng)類型：X______________，Y______________。(3)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：①N＋B→D：______________________；②